一個加熱杯托背後的物理學故事！

早在上個月，途爺撰寫汽車身上的奇妙設計之時，無意中發現了一個奧迪杯托的小技術，但一直沒有抽出時間拿出來寫一寫。所以一直拖到今天才拿出來與大家分享——【珀爾帖原理】。

聽這個名字感覺比較拗口，比較神秘，但是實際上我們生活中經常能用到。比如上面這個地方用的就是這種原理。可能很多人認為它是通過空調系統來實現加熱或製冷功能。然鵝，實際上並不是這樣。

所謂珀爾帖效應，它其實是一種發生在半導體材料上的熱效應。這種熱效應是一個名叫珀爾帖的老大爺發現的，老人家就長下面這樣。

其實老大爺的老本行並不是學術推算，人家本身是個表匠，業餘職業是個物理學家。而這個效應最早也並不是老人家發現的，而是一個德國的科學家發現的。然而那個科學家並沒有挖掘出其背後的原理。珀爾帖在後續的研究中慢慢發掘出了這個奇怪現象背後的門道。

這種有趣的現象是這樣：

當兩種不同的導體組成的電路，並接通直流電，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其它的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應所引起的這種現象是可逆的，也就是說如果把電流換一個方向，效果也會出現神反轉的情況，原本放熱的現在吸熱（就是涼的），原本吸熱的現在放熱（就是熱的）。

珀爾帖發現的這裡面的熱學特性與電荷存在很深的關聯。電荷在導體中的定向移動形成了電流，而當電荷流經的導體材料發生變化，電荷在其中運動的阻力也會發生變化。而這個變化對於電荷而言，就需要通過吸收能量或者釋放能量來保持自身的運動。

（圖片僅供參考，大多數騎車上班沒這麼洒脫）

形象點來說，導體裡面的電流就像我們川流不息的自行車之路。我們這一路要騎行經過上坡和下坡。當我們一路上坡，為了保證騎行到目的地，我們就得不斷的使勁使勁再使勁，然後我們就越來越熱，出了很多汗；而當我們下坡，即使不用蹬，車也能跑很快，所以者帶來的一個情況就是，我們會感覺越來越冷，我們的身體需要吸收熱量。

上面這個就是珀爾帖效應的大致原理。而對這個原理換到半導體材料上，並稍加控制利用，我們就可以用來製冷和加熱了。PS：這裡說一下所謂的半導體，並不是咱們說的那個話匣子。而是一類材料的統稱，這類材料被稱作：半導體材料。而半導體材料有一個好處在於，它的導電性可以在一定程度上可控，所以結合著珀爾帖效應，就出現了我們今天見到的這種裝置。

上圖的兩個杯托，可以加熱保溫，也可以在一定程度上致冷（注意不是製冷，它遠沒有那麼強大的能力），保持冰鎮。而它正是利用了珀爾帖原理。雖然它的能力無法和電冰箱的壓縮機相提並論，但它也存在一個很大的優點：它不屬於任何機械運動，所以它完全不用擔心機械的震動、雜訊、布置等問題；同時它的形狀也可以多種多樣，哪裡都能布置。總之，其背後的故事，值得一敘。

途爺

有話說

其實汽車上類似於珀爾帖效應的小設計還有很多，雖然看上去並不起眼，但背後也會隱藏著大學問。另外插播一句，各位小夥伴們應該已經稍微感受到了，最近途爺和途爺的小夥伴們已經在內容上發生了削微的小改變。我們將把更多的主動權交給屏幕前的您。大家有什麼好的選題或者好的內容都可以拿出來與我們一同分享。